低成本三維電子羅盤芯片XT5843
產(chǎn)品特點
u 三軸磁阻傳感器測量空間磁場，雙軸傾角補(bǔ)償。
u 高速高精度A/D轉(zhuǎn)換，磁場測量精度100μGuass。
u 內(nèi)置溫度補(bǔ)償，限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。
u 內(nèi)置微處理器計算傳感器與磁北夾角，輸出RS232格式數(shù)據(jù)幀。
u 具有簡單有效的用戶標(biāo)校指令。
u 具有指向零點修正功能。
u 工作溫度范圍-40℃到+85℃。保存溫度-55℃到+100℃。
產(chǎn)品描述
內(nèi)置三軸磁場傳感器和雙軸傾角傳感器。輸出的指向是羅盤指北軸線在水平面的投影和地磁北線在地面投影的夾角。由于具有傾斜和俯仰角度補(bǔ)償，在傾斜或者俯仰情況下，羅盤指向投影線變化小，羅盤指向受傾斜和俯仰影響小。
羅盤主要針對衛(wèi)星通訊中的天線姿態(tài)設(shè)計，羅盤內(nèi)的傾角輸出具有溫度漂移小，重復(fù)性好，正交干擾小等特點。在實際應(yīng)用中，傾角精度能滿足衛(wèi)星通訊中C波段或者KU波段天線（直徑2米以下天線）姿態(tài)測量的精度要求。
羅盤是檢測磁場的傳感器，對于外界干擾磁場和地球磁場，羅盤無法做到實時、準(zhǔn)確的區(qū)分，在使用中為羅盤提供干擾磁場小的位置是保證羅盤精度的關(guān)鍵，同時，在使用中減少羅盤的線加速度和轉(zhuǎn)動加速度是保證羅盤精度的另外一個關(guān)鍵。
產(chǎn)品應(yīng)用范圍
u 車載定點雙向衛(wèi)星通訊設(shè)備電子指北針。
u 船載動中接收設(shè)備天線方位的電子指北針。
u 車載動中接收設(shè)備天線方位的電子指北針。
u 車載定向無線電檢測設(shè)備上的電子指北針。
u 車載雷達(dá)天線方位的指北針。
產(chǎn)品型號表（見表1）：
型號 | 接口 | 輸入電壓 | 溫度范圍 | 溫度補(bǔ)償 | 說明 |
XT5843-232 | RS232 | 5V-12V | -40℃—85℃ | 無 | 無封裝，直徑35mm |
表1
技術(shù)指標(biāo):
注：以下數(shù)據(jù)均屬于XT5843-232的測試數(shù)據(jù)。
1. 常規(guī)模式時俯仰角和橫滾角的主要指標(biāo)(環(huán)境溫度=25℃,電源=+12V，速度=7次/秒)(見表2)
指標(biāo) | 最小 | 典型 | 單位 | |
測量范圍 | 雙軸±60 | o | ||
分辨率 | ±0.1 | o | ||
精度(0°) | <±0.1 | o | ||
精度(<±15°) | <±0.2 | o | ||
精度(<±30°) | <±0.3 | o | ||
精度(<±60°) | <±0.5 | o | ||
非線性 | 0.2 | <0.5 | <1 | % |
重復(fù)性 | ±0.2 | o |
表2
2. 常規(guī)下方位指向的主要指標(biāo)（環(huán)境溫度=25℃，電源=+12V，速度=7次/秒）(見表3)
指標(biāo) | 最小 | 典型 | 單位 | |
分辨率 | ±0.2 | o | ||
測量精度 | ±1.5 | ±3 | o | |
精度（俯仰20 o） | 1 | 2 | 3 | o |
精度（俯仰30 o） | 1.5 | 2.5 | 3.5 | o |
非線性 | 0.5 | 0.8 | % | |
重復(fù)性 | ±0.4° | o |
表3
3. 其它指標(biāo)（測試溫度=20℃）(見表4)
最小 | 正常 | 單位 | ||
工作電壓 | 5 | ---- | 12 | V |
工作電流 | ---- | 20 | 20 | @+5Vsupply |
工作溫度 | -40 | +80 | ℃ | |
存儲溫度 | -55 | +100 | ℃ | |
干擾磁場 | 20 | Gauss | ||
磁場的測量范圍 | ±1 | Gauss | ||
數(shù)據(jù)更新率 | 6.8 | 次/秒 | ||
串口數(shù)據(jù)格式 | 9600，n，8，1 | BPS* | ||
表4
4. 極限工作指標(biāo)(見表5)
最小 | 單位 | ||
電源電壓 | 0 | +14 | V |
工作溫度 | -50 | +85 | ℃ |
表5
注：長期工作在極限條件下，會造成數(shù)據(jù)失準(zhǔn)，或者造成產(chǎn)品性損壞。
5. 串口輸出電壓的范圍，依照SP3232的技術(shù)指標(biāo)（見表6）：
最小 | 典型 | 極值 | 單位 | |
TXD | ±5 | ±7 | ±15 | V |
RXD | ±5 | ±7 | ±15 | V |
GND | 0 | 0 | 0 | V |
表6
XT5830輸出信號格式：
XT5843輸出RS-232格式數(shù)據(jù)，格式“9600，n，8，1”。每幀輸出20字節(jié)16進(jìn)制數(shù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下（見表7）：
字節(jié)位置 | 數(shù)據(jù)類型 | 數(shù)據(jù)內(nèi)容 |
字節(jié)1 | 單字節(jié)16進(jìn)制數(shù) | “0xAA”數(shù)據(jù)幀頭 |
字節(jié)2 | 單字節(jié)16進(jìn)制數(shù) | 羅盤執(zhí)行命令的響應(yīng)結(jié)果。如與命令字相同，表示已經(jīng)執(zhí)這條行命令。響應(yīng)“0xEE”表示沒有執(zhí)行命令。 |
字節(jié)3，4 | 保留 | |
字節(jié)5，6 | 保留 | |
字節(jié)7，8 | 雙字節(jié)有符號整數(shù) | 羅盤俯仰方向與水平面夾角，轉(zhuǎn)換成角度的算法如下：整數(shù)/1000/3.14159*180 |
字節(jié)9，10 | 雙字節(jié)有符號整數(shù) | 羅盤橫滾方向與水平面夾角，轉(zhuǎn)換成角度的算法如下：整數(shù)/1000/3.14159*180 |
字節(jié)11，12 | 雙字節(jié)有符號整數(shù) | X軸方向磁場強(qiáng)度 |
字節(jié)13，14 | 雙字節(jié)有符號整數(shù) | Y軸方向磁場強(qiáng)度 |
字節(jié)15，16 | 雙字節(jié)有符號整數(shù) | Z軸方向磁場強(qiáng)度 |
字節(jié)17，18 | 雙字節(jié)無符號整數(shù) | 羅盤與磁北偏角，轉(zhuǎn)換算法：整數(shù)/100 |
字節(jié)19 | 保留 | |
字節(jié)20 | 單字節(jié)數(shù) | 前面全部數(shù)據(jù)的累加效驗和 |
表7
命令表及命令詳解：
1. 命令表（見表8）：
序號 | 命令字 | 含義 | 說明 |
1 | 0x01 | 響應(yīng)速度設(shè)置，2次/秒 | 掉電保留速度設(shè)置。 |
2 | 0x02 | 響應(yīng)速度設(shè)置，5次/秒 | |
3 | 0x03 | 響應(yīng)速度設(shè)置，10次/秒（羅盤開機(jī)默認(rèn)速度） | |
4 | 0x04 | 響應(yīng)速度設(shè)置，15次/秒 | |
5 | 0x05 | 響應(yīng)速度設(shè)置，20次/秒 | |
6 | 0XF5 | 開始水平面轉(zhuǎn)動標(biāo)定 | 此標(biāo)定為工廠使用標(biāo)定，在羅盤長期使用精度降低后可以使用。此命令在參照工廠校準(zhǔn)說明書。 |
7 | 0XF6 | 開始側(cè)向水平面轉(zhuǎn)動標(biāo)定 | |
8 | 0XF7 | 轉(zhuǎn)動磁場數(shù)據(jù)保存 | |
9 | 0xF8 | 結(jié)束轉(zhuǎn)動標(biāo)定 | |
10 | 0XE0 | X角度點 | |
11 | 0xE1 | X角度最小點 | |
12 | 0xE2 | Y角度點 | |
13 | 0xE3 | Y角度最小點 | |
14 | 0xE4 | 紀(jì)錄角度范圍 | |
15 | 0XFA | 角度零點校準(zhǔn)1 | |
16 | 0XFB | 角度零點校準(zhǔn)2 | |
17 | 0xFC | 紀(jì)錄角度零點 | |
18 | 0xD0 | 開始羅盤轉(zhuǎn)動標(biāo)定 | 用戶羅盤轉(zhuǎn)動校準(zhǔn)命令。 |
19 | 0xD1 | 結(jié)束羅盤轉(zhuǎn)動標(biāo)定 | |
20 | 0xA5 | 允許設(shè)置羅盤零點指向 | 設(shè)置羅盤零點指向，可以消除磁偏角誤差。 |
21 | 0xE5 | 磁北修正 | |
22 | 0xE8 | 清除磁北修正 | |
23 | 0xA2 | 單次輸出 | 掉電保留 |
24 | 0xA4 | 連續(xù)輸出 | 掉電保留 |
表8
2. 命令詳解
XT5843羅盤為用戶提供14條指令.XT5843接到指令后,在數(shù)據(jù)幀的第二字節(jié)顯示指令執(zhí)行情況,如果與命令相同表示已經(jīng)執(zhí)行指令,如果是＂0xEE＂,表示命令無法執(zhí)行.
1,響應(yīng)速度設(shè)置:命令字:0x01, 0x02,0x03,0x04,0x05.
調(diào)整羅盤響應(yīng)速度,連續(xù)方式輸出下有效.命令字與輸出速度對應(yīng)表格如下(見表9):
命令字 | 0x01 | 0x02 | 0x03 | 0x04 | 0x05 |
輸出速度 | 2次/秒 | 5次/秒 | 10次/秒 | 15次/秒 | 20次/秒 |
表9
2,羅盤轉(zhuǎn)動校準(zhǔn):命令字0xD0,0xD1
發(fā)送命令字0xD0緩慢轉(zhuǎn)動羅盤,轉(zhuǎn)動范圍超過360度,為保證校準(zhǔn)精度,建議羅盤俯仰范圍小于20度.發(fā)送命令字0xD1記錄保存羅盤校準(zhǔn)結(jié)果，發(fā)送命令字0xD1后需要等待幾秒至幾十秒時間，時間的長短與校準(zhǔn)環(huán)境有關(guān)，環(huán)境受干擾越大，則等待時間越長，反之亦然。當(dāng)輸出的命令字為0xD1時轉(zhuǎn)動校準(zhǔn)完成。
3,羅盤指向設(shè)置:命令字，0xE5，0xE8
發(fā)送命令字0xA5進(jìn)入指向設(shè)置狀態(tài),發(fā)送0xE8命令清除原有指向設(shè)置.
發(fā)送命令字0xA5進(jìn)入指向設(shè)置狀態(tài),發(fā)送0xE5命令設(shè)置當(dāng)前指向為零.
4,角度零點設(shè)置:命令字0xFA，0xFB，0xFC
將羅盤平放在平面上,發(fā)送0xFA命令,將羅盤反向180度平放在平面上發(fā)送0xFB命令,發(fā)送0xFC命令,記錄角度零點.
插座接線定義及產(chǎn)品尺寸：
1. 插座接線定義（見表10）：
插頭引腳號碼 | 名稱 | 說明 |
1 | VCC | 輸入電源正極 |
2 | GND | 輸入電源負(fù)極 |
3 | RX | 串口信號輸入 |
4 | TX | 串口信號輸出 |
5 | GND | 輸入電源負(fù)極 |
6 | NC | Not Connect，工廠保留用 |
